《化工原理》課程試題(卷)B標(biāo)準(zhǔn)答案解析

1、 （勤奮、求是、創(chuàng)新、奉獻(xiàn)）2007 2008 學(xué)年第一學(xué)期期末考試試卷學(xué)院 化工學(xué)院 班級(jí) 姓名 _ 學(xué)號(hào) _化工原理課程試卷 b 標(biāo)準(zhǔn)答案（本卷考試時(shí)間 120 分鐘）題號(hào)一二三四五六七八九十總得分題分202088101816得分一、填空題（每空一、填空題（每空 1 1 分，共分，共 2020 分）分）1、熱傳導(dǎo)的基本定律是 傅立葉定律 ，熱對(duì)流的基本定律是 牛頓冷卻定律 。2、 傳熱的基本方式可分為 熱傳導(dǎo) 、 熱對(duì)流 、 熱輻射 。3、總傳熱系數(shù)的倒數(shù) 1/k 表示 間壁兩側(cè)流體傳熱的總熱阻 ，欲提高 k 值關(guān)鍵是提高對(duì)流傳熱系數(shù) 較小 一側(cè)的 值。4、金屬的導(dǎo)熱系數(shù)大都隨其純度的增加

2、而 增大 ，隨其溫度的升高而 減小 。 （填增大或減小）5、離心泵原向高壓容器內(nèi)輸送液體，現(xiàn)將高壓改變?yōu)槌?，其他條件不變，則該泵輸送液體的流量將 增大 ，軸功率將 增大 。 （填增大或減?。?、在滯流區(qū)，顆粒的沉降速度與顆粒直徑的 2 次方成正比，在湍流區(qū)顆粒的沉降速度與顆粒直徑的 0.5 次方成正比。7、流體在圓形直管內(nèi)作滯流流動(dòng)時(shí)的速度分布是 拋物線 形曲線，中心最大速度為平均速度的 2 倍。8、在傳熱實(shí)驗(yàn)中用飽和水蒸汽加熱空氣，總傳熱系數(shù) k 接近于 空氣 側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)，而壁溫接近于 飽和水蒸汽 側(cè)流體的溫度值。 9、在無相變的對(duì)流傳熱過程中，熱阻主要集中在 滯離層內(nèi)（或熱邊界層內(nèi)

3、） 。10、對(duì)于多層圓筒壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)，通過各層的熱傳導(dǎo)速率 相等 ， 熱通量 不相等 。 （填相等或不相等） 二、二、 選擇題（每題選擇題（每題 2 2 分，共分，共 2020 分）分） 1、離心泵的揚(yáng)程是指（ c ）（a）實(shí)際的升揚(yáng)高度 （b）泵的吸上高度（c）單位重量液體通過泵的能量 （d）液體出泵和進(jìn)泵的壓強(qiáng)差換算成的液柱高2、對(duì)間壁兩側(cè)流體一側(cè)恒溫、另一側(cè)變溫的傳熱過程，逆流和并流時(shí)tm大小為（ c ） 。 （a）tm逆 tm并 （b）tm逆 4000 查本書附圖 1-29 得 5 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭的當(dāng)量長(zhǎng)度: 52.1=10.5m 2 個(gè)全開閥的當(dāng)量長(zhǎng)度: 20.45 = 0.9m 局部

4、阻力當(dāng)量長(zhǎng)度 e=10.5 + 0.9 = 11.4m 假定 1/1/2=2 lg(d /) +1.14 = 2 lg(68/0.3) + 1.14 = 0.029 檢驗(yàn) d/(re1/2) = 0.008 0.005 符合假定即 =0.029 全流程阻力損失 =(+ e)/d u2/2 + u2/2 = 0.029(50+11.4)/(68103) + 41.432/2 = 30.863 j/kg 在反應(yīng)槽和高位槽液面列伯努利方程得 p1/+ we = zg + p2/+ we = zg + (p1- p2)/+ = 159.81 + 26.7103/1073 + 30.863 = 202.

5、9 j/kg有效功率 ne = wes = 202.95.56 = 1.128103 軸功率 n = ne/=1.128103/0.7 = 1.61103w = 1.61kw 22. 如本題附圖所示， ，貯水槽水位維持不變。槽底與內(nèi)徑為 100mm 的鋼質(zhì)放水管相連，管路上裝有一個(gè)閘閥，距管路入口端 15m 處安有以水銀為指示液的 u 管差壓計(jì)，其一臂與管道相連，另一臂通大氣。壓差計(jì)連接管內(nèi)充滿了水，測(cè)壓點(diǎn)與管路出口端之間的長(zhǎng)度為 20m。 （1）.當(dāng)閘閥關(guān)閉時(shí)，測(cè)得 r=600mm，h=1500mm；當(dāng)閘閥部分開啟時(shí)，測(cè)的 r=400mm，h=1400mm。摩擦系數(shù)可取 0.025，管路入口

6、處的局部阻力系數(shù)為 0.5。問每小時(shí)從管中水流出若干立方米。 （2）.當(dāng)閘閥全開時(shí)，u 管壓差計(jì)測(cè)壓處的靜壓強(qiáng)為若干（pa，表壓） 。閘閥全開時(shí) le/d15，摩擦系數(shù)仍取 0.025。解: 根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程, 設(shè)槽面到管道的高度為 x 水g(h+x)= 水銀gr 103(1.5+x) = 13.61030.6 x = 6.6m 部分開啟時(shí)截面處的壓強(qiáng) p1 =水銀gr -水gh = 39.63103pa 在槽面處和 1-1 截面處列伯努利方程 zg + 0 + 0 = 0 + u2/2 + p1/ + 而= (+e)/d + u2/2 = 2.125 u2 6.69.81 = u2/2

7、 + 39.63 + 2.125 u2 u = 3.09/s 體積流量 s= ua= 3.09/4(0.1)23600 = 87.41m3/h 閘閥全開時(shí) 取 2-2,3-3 截面列伯努利方程 zg = u2/2 + 0.5u2/2 + 0.025(15 +/d)u2/2 u = 3.47m/s 取 1-13-3 截面列伯努利方程 p1/ = u2/2 + 0.025(15+/d)u2/2 p1 = 3.7104pa24. 某油品的密度為 800kg/m，粘度為41cp，由附圖所示的 a 槽送至 b 槽，a 槽的液面比 b 槽的液面高出 1.5m。輸送管徑為 893.5mm（包括閥門當(dāng)量長(zhǎng)度）

8、 ，進(jìn)出口損失可忽略。試求：（1）油的 流量（m/h） ；（2）若調(diào)節(jié)閥門的開度，使油的流量減少 20%，此時(shí)閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度為若干 m？解： 在兩槽面處取截面列伯努利方程 u2/2 + zg + p1/= u2/2 + p2/+ f p1= p2zg = f= (/d) u2/21.59.81= (50/8210-3)u2/2 假設(shè)流體流動(dòng)為滯流,則摩擦阻力系數(shù)=64/re=64/du 聯(lián)立兩式得到 u =1.2m/s 核算 re = du/=1920 0.005假設(shè)成立即 d,c 兩點(diǎn)的流速 u1 = 1.776 m/s , u2 = 1.49 m/s bc 段和 bd 的流量分別為 vs,

9、bc = 3210(/4)36001.776 = 5.14 m3/s vs,bd = 2610(/4)36001.49 = 2.58 m3/s 2. 用離心泵以 40m/h 的流量將貯水池中 65的熱水輸送到?jīng)鏊敚⒔?jīng)噴頭噴出而落入涼水池中，以達(dá)到冷卻的目的，已知水進(jìn)入噴頭之前需要維持49kpa 的表壓強(qiáng)，噴頭入口較貯水池水面高 6m，吸入管路和排出管路中壓頭損失分別為 1m 和 3m，管路中的動(dòng)壓頭可以忽略不計(jì)。試選用合適的離心泵并確定泵的安裝高度。當(dāng)?shù)卮髿鈮喊?101.33kpa 計(jì)。解：輸送的是清水 選用 b 型泵 查 65時(shí)水的密度 = 980.5 kg/m 3 在水池面和噴頭處列

10、伯努利方程u12/2g + p1/g + = u12/2g + p2/g + f + z取 u1 = u2 = 0 則 = (p2- p1)/g + f + z = 49103/980.59.8 + 6 + (1+4) = 15.1 m q = 40 m 3/h由圖 2-27 得可以選用 3b19a 2900 465時(shí)清水的飽和蒸汽壓 pv = 2.544104pa當(dāng)?shù)卮髿鈮?a = p/g = 101.33103 /998.29.81 = 10.35 m查附表二十三 3b19a 的泵的流量: 29.5 48.6 m 3/h為保證離心泵能正常運(yùn)轉(zhuǎn),選用最大輸出量所對(duì)應(yīng)的 s 即 s = 4.5

11、m輸送 65水的真空度 s = s +(a-10)-( pv/9.81103 0.24)1000/ =2.5m允許吸上高度 hg = s - u12/2g -f,0-1 = 2.5 1 = 1.5m即 安裝高度應(yīng)低于 1.5m3常壓貯槽內(nèi)盛有石油產(chǎn)品，其密度為 760kg/m，粘度小于 20cst，在貯槽條件下飽和蒸汽壓為 80kpa，現(xiàn)擬用 65y-60b 型油泵將此油品以 15m流量送往表壓強(qiáng)為 177kpa 的設(shè)備內(nèi)。貯槽液面恒定，設(shè)備的油品入口比貯槽液面高 5m，吸入管路和排出管路的全部壓頭損失為 1m 和 4m 。試核算該泵是否合用。若油泵位于貯槽液面以下 1.2m 處，問此泵能否正

12、常操作？當(dāng)?shù)卮髿鈮喊?01.33kpa 計(jì).解: 查附錄二十三 65y-60b 型泵的特性參數(shù)如下 流量 q = 19.8m3/s, 氣蝕余量h=2.6 m 揚(yáng)程 h = 38 m 允許吸上高度 hg = (p0- pv)/g - h-f,0-1= -0.74 m -1.2揚(yáng)升高度 z = h -f,0-2 = 38 4 = 34m如圖在 1-1,2-2 截面之間列方程 u12/2g + p1/g + = u22/2g + p2/g + f,1-2 + z 其中 u12/2g = u22/2g = 0 管路所需要的壓頭: e=(p2 p1)/g + z + f,1-2 = 33.74m z =

13、 34 m游品流量 qm = 15 m3/s q = 19.8m3/s離心泵的流量,揚(yáng)升高度均大雨管路要求,且安裝高度有也低于最大允許吸上高度 因此,能正常工作6. 某型號(hào)的離心泵，其壓頭與流量的關(guān)系可表示為 h=18 - 0.6106q2（h 單位為 m，q 單位為 m/s） 若用該泵從常壓貯水池將水抽到渠道中，已知貯水池截面積為 100m，池中水深 7m。輸水之初池內(nèi)水面低于渠道水平面 2m，假設(shè)輸水渠道水面保持不變，且與大氣相通。管路系統(tǒng)的壓頭損失為 hf=0.410 q2（hf單位為 m，q 單位為 m/s） 。試求將貯水池內(nèi)水全部抽出所需時(shí)間。解: 列出管路特性方程 e= k + h

14、fk= z + p/g 貯水池和渠道均保持常壓 p/g = 0k= z e= z + 0.4106q2 在輸水之初z = 2me= 2 + 0.4106q2聯(lián)立 h=18-0.6106q2 ，解出此時(shí)的流量 q = 410-3m3/s將貯水槽的水全部抽出 z = 9me= 9 + 0.4106q2 再次聯(lián)立 h=18-0.6106q2 ，解出此時(shí)的流量 q = 310-3m3/s 流量 q 隨著水的不斷抽出而不斷變小 取 q 的平均值 q平均= （q + q）/2 = 3.510-3m3/s把水抽完所需時(shí)間 = v/ q平均 = 55.6 h7. 用兩臺(tái)離心泵從水池向高位槽送水，單臺(tái)泵的特性曲線方程為 h=251106q 管路特性曲線方程可近似表示為 h=10+1106q 兩式中 q 的單位為 m/s，h 的單位為 m。 試問兩泵如何組合才能使輸液量最大？（輸水過程為定態(tài)流動(dòng)）分析：兩臺(tái)泵有串聯(lián)和并聯(lián)兩種組合方法 串聯(lián)時(shí)單臺(tái)泵的送水量即為管路中的總量，泵的壓頭為單臺(tái)泵的兩倍；并聯(lián)時(shí)泵的壓頭即為單臺(tái)泵的壓頭，單臺(tái)送水量為管路總送水量的一半解：串聯(lián) he = 2h